脂肪酸合酶-特异性肿瘤治疗靶点

ISSN0582

ACTABIOCHIMICAeBIOPHYSICASINICA2003,35( CN3300/ 红侯永泰(中国生命科学药物,20003脂肪酸合成的产物脂肪酸为肿瘤生长的物质和能量来源。脂肪酸合成的关键酶脂肪酸合酶(fattyacidsynthase,FAS)在肿瘤组织中高表达而在正常组织中含量较低,表明FAS可成为肿瘤治疗靶点。现就近年来有关FAS、FAS与肿瘤的关系以及FAS抑制剂等问题的研究进展进行综述。脂肪酸合酶;肿瘤;抑制剂在人类征服肿瘤的奋斗过程中,寻找高效和低标,切断或抑制肿瘤生长的营养或能量来源则是治疗肿瘤,尤其是的一个重要思路。近年研究表明,脂肪酸合酶(fattyacidsynthase,FAS)在肿瘤组织中高表达,而在正常组织中含量较低。FAS作用的产物是肿瘤细胞增殖的物质和能量来源,提示FAS可成为肿瘤治疗的靶点。FASFAS是脂肪酸生物合成过程中将小分子碳单位糖首先在细胞质中通过糖酵解形成酸,酸进入线粒体经氧化脱羧生成乙酰辅酶A,粒体中产生的乙酰辅酶A可进一步形成柠檬酸,柠檬酸转运出线粒体,在ATP存在时,经裂解酶的作用,释放乙酰辅酶A,乙酰辅酶A经羧化酶的作用形成丙二酸辅酶A。在NADPH(由苹果酸通路和单磷酸己糖旁路产生)存在时,乙酰辅酶A和丙二酸辅酶AFAS的作用合成脂肪酸。有数种酶参与脂肪酸的合成反应过程,其中FAS是最重要的FAS是一个多功能酶分子量为260kD。功能性的FAS为头尾相对排列的多肽链二聚体,每条多肽链除含有七个功能域(-

还原区域、脂酰基载体蛋白、硫酯化域)以外,还含收稿日期200203 接受日期20020*联系人,0250803343;Fax,02 ;eal,yhou@al caccn物软脂酸是构成细胞的基本物质之一,具有构成生物膜结构、能量、参与信号转导和参与蛋白质酰化等功能[1]。正常情况下,FAS可在肝脏和脂肪等各种组织中表达,其功能是将碳水化合物合成脂肪酸,以甘油三酯的形式。此作用在营养充分均衡的情况下并不重要,因为当外源性脂肪酸充足时,几乎不需要合成内源性脂肪酸[2]。FAS还具有一些特殊功能,如在哺乳期,当与硫酯酶共同存在时,FAS可作用产生易被婴儿消化的中等链长的脂肪酸,如AS还表达于增生的内膜和经期蜕皮中,但功能尚不清楚。在正常理状态下,AS受饮食和激素调节。碳水化合物的摄取;甲状腺、胰岛素、糖皮质激素上调AS和脂肪酸合成[3~6],不饱和脂肪酸、cAP、胰高血糖素下调AS和脂肪酸合成[3,6~8]。棕色脂肪组织中,-1诱导脂质生成表达AS[9]。重刺鼠蛋白调33-脂肪细胞中AS的表达和活性[10]。最近,u等[11]采用缺失分析和报告分析研究了肺AS中糖皮质激素反应区,发现糖皮质激素对AS表达的刺激作用通过89bp的小刺激区域介导。为人们所认识。20世纪20年代,有学者发现肿瘤细胞中高水平的无氧代谢,把快速生长的肿瘤中普遍发生糖酵解高水平的碳流量作为转化后表型的一个标志并在高度的肿瘤中发现糖分和活性增加12~14。Nakashima等15]证明大多数的糖分解酶结合粒体的外膜上与线粒体AP接近且对葡萄糖6磷酸抑制不敏感。高水平的糖酵解不但是肿瘤的重要能量来源,还通过磷酸戊糖旁路为核苷和脂肪酸的合成提供前体。尽管通过磷酸戊糖旁路糖酵解过程与脂肪酸合成相联系,内源性脂肪20世纪50 年代出现一些研究肿瘤组织中存在旺盛的脂肪酸合成反应,但仍缺少有力的[12]。直到20纪80年代中期,Ookhens等[6]用体内14C探测是否肿瘤中所有的脂肪酸是体内合成的,结果表明肿瘤细胞中合成的脂肪酸占所有甘油三酯中93%,中脂肪酸从宿主细胞到肿瘤细胞的转运速度,肯定内源性脂肪酸是肿瘤细胞生长所需脂肪酸的重要来源。FAS在肿瘤中的过度表达首先体现于肿瘤抗原519OA-519的鉴定。OA519是特异性表达于恶性组织中的抗原分子,与病情程度相关17。FAS的非竞争性抑制剂浅蓝菌素显著抑制FAS过度表达的细胞的生长,显的产物软脂酸盐后可阻断浅蓝癌细胞生长抑制,进一步说明浅蓝菌素引起的乳腺癌细胞生长抑制特异地由FAS的抑制所介导。而后Alo等19]在分化较差的早期组织中也观察到FAS过度表达。Shurbaji等20]又采用组织化学研究了癌中OA-519(FAS)的免疫反应性和肿瘤发展程度的相关性,现OA-519(AS)的免疫反应性与癌进展程度显著相关,得出A-9()免反性可作为诊指的结论,他们还在早期癌中观察到OA19(A的免疫反应性,表明OA-519(AS)免疫反应性的检测结果列的早期诊断时非常有用。elh等[21]也在癌组织中观察到高水平的AS。后来,研究人员又在肠癌、内膜癌、癌等肿瘤组织中观察到高水平的AS,每种情况下AS表达都与肿瘤病变级别相关,且和恶性程度、不良预后程度相关[22~24]。例如,zer等[23]采用免疫组化的方法研究了内膜癌组织中AS表达与细胞增殖期高表达的Ki-67指数的相关性,发现AS表达程度与-67指数直接相关(图1),同时发现AS表达程度越,肿瘤级别程度越高(图2)最近有人发现AS还在胃癌早期高表达

Fig.1Thisscatterdiagramoffattyacidsynthase(FAS)stainingintensityversusK-i67labelingindexof35endometrialcarcinomasshowsadirectcorrelationbetweenthem(Pearsonscorrelationcoefficient=0.893,95%confidenceinterval=0.798-0.944,P<0.Fig.2 Meanfattyacidsynthase(FAS)stainingintensityofendometrialadenocarcinomasisshown,comparingendometri-oidadenocarcinomasofgrades1,2,and3andserouscarcino-mas.MeanFASexpressionintensityincreaseswithtumorgrade(One-wayysisofvariance[ANOVA]F=24.6,P<0.0001,posttestforlineartrendP<0.0001)表明FAS在胃癌前期病灶形成过程也起重要作FAS在肿瘤组织中的表达产物主要镶嵌入磷脂,表达量与膳食中脂肪含量无关,也不受激素调了FAS在肿瘤细胞中过度表达的机制,没有发现定性增加、FAS蛋白半衰期延长的现象,但是发现由FAS的转录速度增加并伴随FASmRNA增加,表明SKBR3细胞株中FAS的过度表达由转录机制介导。Li等28]发现固醇调节元件结合蛋白-1SREBP)参与结肠癌细胞中FAS表达的调节。最近,VandeSande等[29]采用LNCaP癌细胞作为FAS过度表达且不存在PTEN肿瘤抑制因的肿瘤细胞模型,研究FAS过度表达的机制,发现PTEN抑制和磷脂酰肌醇3-激酶/Akt激酶通路在肿瘤细胞的FAS蛋白过度表达中起重要作用。FAS所含七个域中的-酮脂酰酮脂酰聚合域还作用于微粒体脂肪酸延长系统,但与FAS的反应不同,它促使丙二酸辅酶A与长链脂酰辅酶A衍生物聚合,而没有使脂肪酸的链加长。FAS广谱抑制剂通过形成共价键抑制FAS-酮脂酰聚合域,但不作用于脂肪酸延长体系中的-酮脂酰聚合酶30]FAS中-FAS 5根据FAS分布特点,FAS,以减少肿瘤细胞生存和增殖所需的结构脂肪酸成为肿瘤化学治疗的一种新思路。在这方面已开展了实验研FAS抑制剂浅蓝菌产物[31,32。体外研究结果表明, 5L,而对正常人的皮肤成纤维细胞无抑制作用33]。浅蓝菌素具有广谱的抗癌活性,其作用的肿瘤细胞株有:MCF-7、ZR-75-1、SKBR3、MDA435HL60和TSUpr1[18,33~36。在细胞株实验中细胞毒作用与脂肪酸合成的活性呈现正相关18]。体内研究结果表明,用浅蓝菌素治疗移植人癌OVCAR-3的鼠使存活率增加并延缓恶性腹水的发生;治疗接种OVCAR-3细胞24h后的小鼠,发病进程明显延迟[33]。浅蓝菌素在体内对腹水癌效果最好,对实体瘤和肿瘤转移的作用较弱。例如浅蓝菌素对OVCAR恶性腹水癌有显著抑制作用,小鼠用浅蓝菌素处理后体重下降了25%,体重减轻是通过用浅蓝菌素抑制脂肪主要毒性,小鼠在停药后10天内体重得以恢复,经尿样分析没有发现浅蓝菌素有致作用,表明-酮脂酰聚合酶末端丝氨酸上的巯基结合,形成羟基内酰氨环而使FAS失活37。抑制DNA合成、延迟细胞周期中的S期,进而引起细胞凋亡,是浅蓝菌素引起肿瘤细胞的重要机制[36,38]。浅蓝菌素不与DNA直接发生应。Thupari等[39]认为浅蓝菌素的细胞毒作用是由于丙二酸辅酶A增加和脂肪酸合成减少造成的非生理状态所引起的。浅蓝菌素

具有化学不稳定性,使其开发和应用受到影响,到目前为止,浅蓝菌素还没有作为新药使用。浅蓝菌素造成小鼠体重减轻是和食物摄入量减少有关。Loftus等[40]通过FAS抑制剂的体内研究首次发现同化作用与食欲控制之间相关的有趣结果,浅蓝菌素的系统给药或脑室间给药均能引起食量减少和体重减轻,提示FAS可能是调节进食量的一个纽带,目前研究较多的FAS抑制剂还有C75,它是合成的化学性质稳定的小分子化合物34]C75通过缓慢与FAS结合而抑制纯化的哺乳动物FAS。C75对肿瘤细胞中的脂肪酸合成也有抑制作用。以[5-3H]C75处理人的细胞,发现C75在整个细胞中优先与FAS结合。组织病理学分析结果显示C75对骨髓、消化道、皮肤、淋等新陈代谢旺盛的组织无副作用[41]。最近,Liu等[42]发现体外抑制FAS原域的广谱抗生素三氯苯醚对MCF7和SKBR3乳细胞产生细胞毒作用,IC5010~50mol/L。FAS抑制剂提供了另一思路。NIH3T3成纤维细胞中加入酸性成纤维细胞生长因子-1后,FASmRNA表达快速增加,同时磷酸果糖激酶的表达增加[43]。处于增生期的FAS表达。内膜癌细胞中也有高表达的FAS,水平与增生期内膜接近[23,44]。应用HL60细胞,当脂肪酸合成受到抑制时,G期细胞周期受阻[35]。在人类结肠癌细胞中,FAS的抑制可DNA合成受到快速的深度抑制,S期延迟进而发生凋亡34]。这些研究结果均表明脂肪酸合酶的变化会对细胞周期产生影响。小FAS在肿瘤细胞中的表达和活性研究扩展了FAS的生物学意义。脂肪酸合成可能是许多转化细胞生长和存活所需的关键过程。FAS在肿瘤血液中的表达可能有助于肿瘤的诊断和识别。FAS抑制剂的研究结果说明脂肪酸合成是化学治疗药物研DNA合成的联肿瘤组织脂肪酸合成的研究中尚存在许多问题:为什么肿瘤组织中脂肪酸合成上调?DNA合成的生化联络是什么?为什么FAS受到抑制时肿瘤细胞发生凋亡?FAS在癌前病变中上调的意义是什么?检测中FAS水平是否可识别早期的?人们期待着进一步认识FAS在肿瘤生物学中的意义及其在代谢和营养中的作用,从而为肿FAS的研究近年来呈现升温趋势,根据MED-LINE检索结果,1996年至1999年期间,有关FAS的研究均保持在每年80篇左右,但2000年则111篇,2001100篇以上,2002年至11月已有106篇。国内目前开展有关研究的单位有中国院的一个研究室和生命他们较系统地研究了FAS在SDS和尿中的变性规律。还发现茶叶中的表没食子儿茶素没食子酸酯epigallocatechingallate,EGCG可抑制FAS45,EGCG对FAS的抑制作用强于C751molEGCG能21nmolFAS而1molC7539FAS。我国在天然产物资源方面具有独特优势,如何在努力探索以上问题答案的同时发现更理想的FAS抑制剂以造福于肿瘤患者是我国药学研究工作者的新课题。以及、 在文献搜集过程中的帮ShSTheanalayacdsynhaseOnegene,onepolypepde,sevenenzyesFASEBJ,994,8248259WessL,HoannGE,SchreberR,AndresH,FuchsE,KorberE,kolbHJFayacdbosynhessnan,apahwayonororancePurcaon,opalassaycondons,andorgandsrbuonoayacdsynhaseBiolChemHoppeSeyler,986,36790592PaulausksJD,SulHSClonngandexpresonoouseayacdsynhaseandoherspeccRNAsDevelopenalandhoronalregulaonn3T3LcellsJBiolChem,988,26370497054MousadN,SulHSRegulaonoexpresonoheayacdsynhasegenen3T3LcellsbyderenaonandrodohyronneJBiolChem,99,26685508554PaulausksJD,SulHSHoronalregulaonoouseayacdsynhasegeneranscrponnlverJBiolChem,989,264574577VolpeJJ,MarasaJCHoronalregulaonandayacdsynhase,aceylCoAcarboxylaseandayacdsynhessnaalanadposessueandlverBiochimBiophysActa,975,380454472BlakeWL,ClarkeSDSuppressonorahepacayacdsynhaseandS4generanscrponbydearypolyunsauraedaJNutr,990,120727729JupDB,ClarkeSD,ThelenA,LaaMCoordnaeregulaonoglycolycandlpogencgeneexpresonbyolyunsauraedayacdsJLipidRes,994,35076084

acorbeanducesderenaonspeccgeneexpressonnealrabrownadocyesFEBSLett,995,36493970JonesBH,KJH,ZeelMB,WoychkRP,MchaudEJ,WlksonWO,MousadNUpregulaonoadpocyeeabolsbyagouproenPossbleparacrneaconsnyellowouseobesyAmJPhysiol,996,270E92 LuZ,GuY,RooneySATranscrponalregulaonohelungayacdsynhasegenebyglucocorcod,hyrodhoroneandransornggrowhacorbeaBiochimBiophysActa,200,153223222MedesG,ThoasA,WenhouseSMeabolsoneoplascIVAsudyolpdsynhessnneoplascssueslcesinvitro.CancerRes,953;132729WarburgO,PosenerKENUberdensowechseldercarcnoBiochemistry,Z924,152309NakashaRA,PaggMG,PedersenPLConrbuonsoglycolyssandoxdavephosphorylaonoadenosne5rphosphaeproduconnAS30DhepaoacellsCancerRes,984,4457025706NakashaRA,PaggMG,ScoLJ,PedersenPLPurcaonandcharacerzaonoabndableoroochondralboundhexoknaserohehghlyglycolycAS30DrahepaoacelllneCancerRes,988,489399OokhensM,KannanR,LyonI,BakerNLverandadosessueconrbuonsonewlyoredayacdsnanascesuorAmJPhysiol,984,247R4653KuhajdaFP,KauuluwaAL,PasernackGRExpresonohapoglobnrelaedproenandsoenalroleasauorangen,ProcNatlAcadSciUSA,989,868892KuhajdaFP,JennerK,WoodFD,HenngarRA,JacobsLB,DckJD,PasernackGRFayacdsynhessAoenalselecveargeoranneoplascherapyProcNatlAcadSciUSA,994,9163796383AloPL,VscaP,TrobeaG,MangonA,LenL,MonacoS,BoCetalFayacdsynhase(FAS)predcvesrenghnoorlyderenaedearlybreascarcnoasTumori,999,85354020ShurbajMS,KalbleschJH,ThurondTSIunohsochecaldeeconoaayacdsynhase(OA59)asapredcoroprogressonoprosaecancerHumPathol,996,2797922WelshJB,SapnosoLM,SuAI,KernSG,WangRodrguezJ,MoskalukCA,FrersonHFJretal yssogeneexpressondenescanddaearkersandpharacologcalargesnprosaecancerCancerRes,200,6159745978RashdA,PzerES,MogaM,MlgrauLZ,ZahurakM,PasernackGR,KuhajdaFPetalElevaedexpresonoayacdsynhaseandayacdsynhecacvyncolorecalneoplasaAmJPathol,997,15020PzerES,LaxSF,KuhajdaFP,PasernackGR,KuranRJFayacdsynhaseexpressonnendoeralcarcnoaCorrelaonwhcellproleraonandhoronereceporsCancer,998,83528537GanslerTS,HardanWIII,HunDA,SchaelS,HenngarRAIncreasedexpresonoayacdsynhase(OA59)novaranneoplasspredcsshorersurvvalHumPathol,997,28686692KusakabeT,NashooA,HonaK,SuzukTFayacdsynhaseshghlyexpressedncarcnoa,adenoaandnregeneraveepheluandnesnaleaplasaohesoachHistopathology,2002,407KuhajdaFP,PasernackGRCancerRelaedAngenUSPaenNo5,864,0,999OskouanBOverexpresonoayacdsynhasenSKBR3breascancercelllnesedaedvaaranscrponalechansCancerLett,2000,149435LJN,MahoudMA,HanWF,RppleM,PzerESSerolregulaoryeleenbndngproenparcpaesnheregulaonoayacdsynhaseexpressonncolorecalneoplasaExpCellRes,2000,26159VandeSandeT,DeSchrjverE,HeynsW,VerhoevenG,SwnnenJVRoleohephosphadylnosol3knase/PTEN/AkknasepahwaynheoverexpressonoayacdsynhasenLNCaPprosaecancercellsCancerRes,2002,62642646ChrseWW,HunerML,CleggRATheeecsocerulennonlponsroheraBiochim physActa,98,666284 OuraSTheanboccerulenn,anoveloolorbochesryasannhboroayacdsynhessBacterialRev,976,40 MocheM,SchnederG,EdwardsP,DeheshK,LndqvsYSrucureohecoplexbeweenheanboccerulennandsarge,beakeoacylacylcarrerproensynhaseJBiolChem,999,274603PzerES,WoodFD,HeneHS,RoansevFE,PasernackGR,KuhajdaFPInhbonoayacdsynhessdelaysdseaseprogressonnaxenograodeloovarancancerCancerRes,996,5689PzerES,ChresFJ,DGuseppeJA,HanWFPharacologcalnhborsoaalanayacdsynhasesuppresDNAreplcaonandnduceapopossnuorcelllnesCancerRes,998,584646PzerES,WoodFD,PasernackGR,KuhajdaFPFayacdsynhase(FAS)AargeorcyooxcaneabolesnHL60proyelocycleukeacellsCancerRes,996,5674575FuruyaY,AkooS,YasadaK,IoHApopossoandrogenndependenprosaecelllnenducedbynhbonoayacdsynhessAnticancerRes,997,1745894593FunabashH,KawaguchA,ToodaH,OuraS,OkudaS,IwasakSBndngseocerulennnayacdsynheaseJBiochem,989,10575PzerES,JackschC,WoodFD,PasernackGR,DavdsonNE,KuhajdaFPInhbonoayacdsynhessnducesprograedcelldeah

nhuanbreascancercellsCancerRes,996,562745ThuparJN,PnnML,KuhajdaFPFayacdsynhasenhbonnhuanbreascancercellsleadsoalonylCoAnducednhbonoayacdoxdaonandcyooxcyBiochemBiophysResCommun,200,28527223LousTM,JaworskyDE,